Астатический регулятор частоты вращения

Астатический регулятор частоты вращения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М ., л РФ ти ©, " ". ео «

4 °, Союз Советскик

Социалистические

Реслу6лик к авто сном свидетельств (61) Дополнительное к ивт. свиЛ-ву— (22) Заявлено 18.08.77 (21) 2520202/24-07 с присоединением заявки И (23) Приоритет—

Опубликовано 30.05,80. Бюллетень М 20 (53)M. Кл.

Н 02 Р 5/16

Государстеенный комитет по делам изобретений

:. и открытий (53) УЛК 62:83:

:621.313.2-544 (088.8) Дата опубликования описания 02.06 80

А. П. Инешин (72) Автор изобретения (7I) Заявитель

4 (54) АСТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ

ВРАШЕНИЯ г

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматической стабилизации скорости вращения электропривопов постоянного тока, например, электроприводов синхронных генераторов со стабилизацией их выходной частоты, широко применяемых в качестве источников питания автономных сетей бортового питания электрооборудования судов и самолетов.

Известны астатические регуляторы скорости или частоты, содержащие два канала регулирования статический и астатический, включенные параллельно на один и тот же объект регулйрования fl) .

Недостаток их состоит в том, что они имеют узкий диапазон синхройизации по фазе. Это усложняет реализацию.

Наиболее близким по технической сущности является, астатический двухка нальный.регулятор с фазовым дискриминатором (2, Известный астатический регулятор частоты содержит два канала регулирования, статический и астатический, параллельно работающие на общий усилитель сигнала ошибки, управляющий работой регулятора возбуждения стабилиэируемого по скорости двигателя постоянного тока. Статический канал регулирования содержит частотный датчик обратной связи, измерительный элемент ухода (девиации) частоты от заданной эталонной, выполняемый обычно на резонансных контурах с последующей выходной схемой двухтактного выпрямления.

Астатический канал регулирования содержит эадак1щий генератор опорной частоты и фазовый детектор с выходным. сигналом постоянного тока, пропорциональным раз« ности фаэ сравниваемых частот датчика обратной связи и задающего генератора эталонной частоты.

В установившемся режиме работы грубый статический канал регулирования обеспечивает подведение скорости вращения двигателя к номинальной с точностью не менее, чем + 0,5-2%, необходимой и достаточной для захвата системы

1 3 738085 действием астатического регулятора, доводящего точность поддерЖания скорости и частоты системы до весьма малой ошибки порядка 0,1-0,01%.

Основными недостатками известного астатического регулятора являются- наличие двух устройств задания эталонной частоты, параметрического в статическом канале регулирования с его резонансными контурами и активного в виде автономно I0 работающего эталонного генератора в астатическом канале регулирования, что сушественно удорожает и усложняет конструкцию регулятора, затрудняя также перестройку уровня стабилизации часто- 15 ты в обычных пределах + 2%, осуществляемую при необходимости в процессе эксплуатации системьц ограничение по условиям устойчивости диапазона синхронизации системы, по которым понимается наибольшее допустимое отклонение частогы и скорости вращения стабилизируемого электродвигателя, при котором электродвигатель втягивается в синхронизм под действием астатического кана25 ла регулирования.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции двухканального астатического регулятора частоты и увеличение диапазона синхронизации дейст30 вия астатического канала регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в астатический регулятор частоты вращенйя двигателя, содержащий датчик час тоты вращения, соединенный с первым

35 входом фазового детектора, второй вход которого подключен к задающему генератору, а выход соединен через фильтр низких частот и усилитель с блоком регулировайия частоты вращения двигателя, 40 введены последовательно соединенные симметричный нелинейный элемент с начальной зоной нечувствительности и регулятор частоты, причем вход симметричного нелинейного элемента соединен с

45 фильтром. низких частот, а выход регулятора частоты соединен с задающим генератором.

На чертеже представлена функциональная блок-схема построения системы стаби-50 лизации скорости вращения и частоты с устройством астатического регулятора, составленная применительно к стабилизируемому по частоте приводу синхроййого

55 генератора с приводным двигателем пос« тоянного тока, Электродвигатель постоянного тока 1 с блоком регулирования частоты вращения 2 приводит во вращение ротор синхронного генератора 3, выполняющего роль датчика частоты вращения, который соединен с первым входом фазового детектора 4. На второй вход фазового детектора 4 поступает выходное напряжение задающего генератора 5, частота которого может изменяться воздействием на его синхронизирующий контур 6. Выходное напряжение фазового детектора 4, отфильтрованное фильтром низких частот

7, поступает на вход промежуточного усилителя 8 с его внутренней цепью динамической коррекции системы, управ» ляюшего работой блока 2 приводного двигателя 1. Кроме того, выходное .напряжение фазового детектора 4 поступает через вспомогательную цепь отрицательной задержанной обратной связи, выпол» няемой на симметричном нелинейном элементе 9 с его начальной зоной нечувствительности на характеристике вход-выход, иа вход регулятора частогы 10..

Нормально в статическом установившемся режиме работы, т. е. при равенстве частоты выходного напряжения синхронного генератора. 3 ее номинальному заданному значению, выходное напряжение фазового детектора 4 невелико и недостаточно для отпирания нелинейного элемента 9 цепи задержанной обратной связи управления частотой задающего генератора 5, которая при этом разомкнута, а задающий генератор подает на фазовый детектор 4 выходное напряже». ние с номинальным заданным значением частбты, определяемым резонансной частотой его синхронизирующего контура 6.

Образующийся при этом астатический канал регулирования компенсирует приложенные статические возмущения за счет сдвига фаз сравниваемых напряжений на входе фазового детектора, частоты которых совпадают. При необходимости уставка стабилизируемой частоты системы может быть легко изменена путем простого внешнего воздействия на параметры синхронизируюшего контура 6 задающего генератора 5.

При приложении внезапного возмущения, например,при ударном приемосбросе нагрузки синхронного генератора 3 скорость вращения агрегата и пропорциональная ей частота сигнала главной обратной связи Системы начинает изменяться. Соответствующий рост выходного напряжения фазового детектора 4 той или

738085 иной полярности приводит. при этом к отпиранию нелинейного элемента 9 и замыканию цепи задержанной отрицатель ной обратной связи, воздействукйцей посредством регулятора 10 перестройки частоты на синхронизирующий резонано ный контур 6 задающего енератора 5.

При достаточном быстродействии этого контура регулирования частоты задающего генератора частота его выходного напряжения "следит" за вынужденным уходом частоты сигнала главной обратной связи системы (частотой синхронного генератора 3), а сдвиг фаз этих двух сравниваемых напряжений, пропорциональный статической ошибке работающего статического канала регулирования . системы н преобразованный фазовым детектором 4 в эквивалентный сигнал постоянного тока, обеспечивает необходимый закон управления блока 2 приводного двигателя 1. По мере уменьшения сигнала рассогласования и восстановления первоначального значения частоты синхронного генератора 3 уменьшается и выходной сигнал фазового детектора.

Наконец при уменьшенни этого сигнала до уровня зоны нечувствительности нелинейного элемента 9 размыкается цепь задержанной отрицательной обратной связи частотного управления задающего генератора 5 и восстанавливается исходная структура регулятора с его астатическим каналом регулирования..

Данное устройство существенно упрощено ввиду использования всего лишь одного измерителя сигналов ошибок (фазового детектора) и одного частотно-задающего элемента (синхронизируюшего резонансно» го контура 6)

Функциональные возможности астатического регулятора ввиду упрощении на- стройки задаваемого уровня стаб лизируемой частоты и расширенйя диапазона синЮ хронизации ре -улятора расширены, т. е. раСширена зона "захвата" астатического I регулятора системы.

10 Формула изобретения

Астатический регулятор частоты вращения двигателя, содержащий датчик частоты вращения, соединенный с первым

> входом фазового детектора, второй вход которого подключен к задающему генератору, а выход соединен через фильтр ниэ ких частот и усилитель с блоком регули» рования частоты вращения двигателя, 2й о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции и расшире ния диапазона синхронизации,в него BBB дены последовательно соединенные симмет ричный нелинейный элемент с начальной зоной нечувствительности и регулятор частоты генератора, причем вход симмет ричного нелинейного элемента соединен r с фильтром низких частот,,а выход регулятора частоты генератора соединен с Зо задающим генератором.

Источники информации, пр инятые во внимание при экспертизе

i, Патент США М 3553555, im. 318 314, 1971.

Э5 2. Бертон А. И. и Миэюрин С. Р.

Система точной стабилизации скорости в ащения двигателя постоянного тока . р.

Сб. "Научно-технические проблемы авто матизированного электропривода . Изд о

AH СССР, 1977.

738085

Составитель B. Тарасов

t -" - -="« : "- --- -:.= :=Редактор В, Левятов Техред A. П:(еланская Корректор С. Шомак

Заказ 2826/35 Тираж 783 .. Подписное

ЦНИИПИ Государственно.о комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4